智能天线的原理、自适应波束形成算法的研究进展与应用new

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1、维普资讯http://www.cqvip.com国防科技大学学报第23卷第6期JOURNALOFNATIONALUNI~rERSITYOFDEFENSETECHNOLOGY文章编号：1001—2486{2001】06008307智能天线的原理、自适应波束形成算法的研究进展与应用桑怀胜，李峥嵘(国防科技大学ATR国家重点实验室，湖南长沙410073)摘要：智能天线是当前通信领域的研究热之一。阐述了智能天线的基本原理，介绍了上行链路窄带自适应波束形成算法，对自适应波束形成算法进行了分类．较为详细地讨论了各种算法的特点，介绍了智能天线的研究进展状况和智能天线的应用。关键词：智能天线

2、；自适应天线阵；自适应波束形成算法中囝分类号：TN821‘．91文献标识码：AThePrinciple，AdaptiveBeamformingAlgorithms，StudyStatusandApplicationsofSmartAntennasSAN0HuaiSheng，LIZheng-Rong(ATRStateKeyLab．，NationalUnivofDefenseTechnolo~'．Cho~gsha410073．China)Abstract：Stuartantenflasreceivemuchattentionrecentlyinthefommuni~．tionfi

3、eldThebasicprincipleofsmutantennasisfirstexpoundedThentheuphnknarrowbandadaptivebeamformingalgonthmsareintroduced．Theadaptivebeamformingalgorithmsareclassified．andthecharacteristicofeachalgorithmLsdiscussedindetail．Thestudystatusandapplicationsofsmartantennasaredescribedintheend．Keywords：sm

4、artantennas；adaptiveantennaarray；adaptivebeamformingalgorithm随着移动通信的发展，移动用户数目迅速增加，移动通信业务量的增长和有限的频谱资源的矛盾曰益突出解决上述矛盾的一种途径是提高频谱的有效利用率，近年来，智能天线’作为提高频谱有效利用率的一种技术受到了广泛的关注。智能天线是在自适应滤波。”和阵列信号处理技术的基础上发展起来的。2O世纪90年代初．随着移动通信的发展，阵列信号处理技术被『人移动通信领域，形成了智能天线这个新的研究领域。许多大学、科研机构和通信公司都对智能天线表现出浓厚的兴趣，做了大量的研究。在未来的

5、第三代移动通信系统中，智能天线将发挥重要的作用，我国提出的第三代移动通信系统标准TD—SCDMA把智能天线列为一项关键技术。智能天线的基本思想是利用各用户信号空间特征的差异，采用阵列天线技术，根据某个接收准则自动调节各天线阵元的加权向量，达到最佳接收和发射，使得在同一信道上接收和发送多个用户的信号而不互相干扰。采用智能天线技术能够有效地抑制与接收的信号方向不同的多径干扰、同信道干扰、多址干扰以及其他各种类型的有意或无意干扰，提高信号的传输质量，提高频谱的有效利用率，增大系统容量，固而智能天线在未来的无线通信系统中应用前景广阔。智能天线根据信号的空间特性差异区分信号，它在传统的

6、时分多址(TDMA)、频分多址(FDMA)和码分多址(CDMA)之外引入了第四种多址方式：空分多址(SDMA)。智能天线分为两大类：多波束天线和自适应天线。多波束天线采用多个波束覆盖整个用户区，每个波束的指向固定，波束宽度随天线阵元数目的确定而确定，系统根据用户在小区中的位置选取相应的波束，使接收的信号最佳。自适应天线是一种控制反馈系统，它根据一定的准则，采用数字信号处理技术形成天线阵列的加权向量，通过对接收到的信号进行加权合并，在有用信号方向上形成主波束，而在干扰方向上形成零陷，从而提高信号的输出信干噪比。通常，智能天线指的是自适应天线，本文以下的警墓景首：2国0家01部-

7、08委-2预7研项目资助怍者简介：桑怀胜(1970)，男．博士生。维普资讯http://www.cqvip.com国防科技大学学报2001年第6期讨论只针对自适应天线。其1智能天线的基本原理中口智能天线的阵元排列方式有直线型、圆环型、平面型等几种类型，其中等间距线天线阵(最为常见，下日)面的讨论基于等间距线天线阵，如图1所示。=首先建立智能天线的信号模型’。设等间距—．．．．．．．．●线天线阵的阵元个数为L，阵元间距d，以第1个阵元作为参考阵元，信号s(t)的入射方向与天线阵法p一J—：线方向的夹角为0